国立先进产业技术研究所[院长：中钵良二]（以下简称“AIST”）生物医学研究部[研究主任：大宫克宏]分子细胞育种研究组柴上元成高级主要研究人员是Artisan Lab Co, Ltd[代表董事柴田南]（以下简称“Artisan Lab”），神钢环境解决方案有限公司[社长 克苏也] 与神户制钢所（以下简称“神钢环境解决方案”）合作，油煎茶源自（EOD-1菌株）的多糖（裸藻属) 创建水溶性聚合物代谢综合症相关指标的效果。
裸藻淀粉是一种不溶于水的多糖，但是阳离子带有性官能团的阳离子化裸藻淀粉衍生物变得水溶性。当将该衍生物给予高脂肪肥胖模型小鼠时，证实小鼠的内脏脂肪量减少并抑制体重增加。另外，胰岛素激素是抗糖尿病药物开发的重要靶标，因为它们参与分泌（胰高血糖素样肽-1 (GLP-1))的分泌量是未施用该衍生物的对照组的三倍。此外，胰岛素抵抗可能有所改善。
这项技术的详细信息将于 2018 年 5 月 24 日至 26 日在东京国际论坛（东京千代田区）等地点举行的日本糖尿病学会第 61 届年会上公布。
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| 阳离子化裸藻淀粉衍生物（一种源自眼虫的物质）改善代谢综合征的可能性 |
近年来，延长健康寿命（日常生活不受健康问题限制的时期）的各种努力引起了人们的关注。这种方法的主要障碍之一是代谢综合征和增加患代谢综合征风险的疾病，尤其是糖尿病。糖尿病会引起各种并发症，但被认为是糖尿病三大并发症之一。糖尿病肾病达到这一目标后，即使进行血液透析，生命预后也被认为很差。
迄今为止，代谢综合征发展为糖尿病之前的治疗方法一直是通过饮食限制和运动，但效果因人而异，因此需要有效抑制内脏脂肪的药物。目前，日本只有一种食欲抑制剂Sanorex可以使用，但抑郁症等副作用是一个问题。另外，近年来，胆汁酸吸附树脂除了对血脂异常的作用外，它还因其对糖尿病的作用而受到关注，但有报道称，使用它会导致腹胀、便秘，在极少数情况下还会导致肠穿孔或肠梗阻。
GLP-1 是促进胰岛素分泌的激素之一，使其成为抗糖尿病药物开发的重要靶点，但由于它会在体内几分钟内分解，因此人们正在努力开发可以延长其作用的药物。此外，由于2型糖尿病患者分泌的GLP-1较少，因此需要开发刺激GLP-1分泌的药物。
裸藻淀粉在眼虫细胞内大量积累（高达干重的 80% 左右），并且可以轻松提取和纯化。此外，纯度几乎为100%，聚合物链长也几乎相同。产业技术研究院以裸藻淀粉为中心，以裸藻淀粉为起始原料，进行了各种材料的研究开发（2013 年 1 月 9 日 AIST 新闻稿）。另一方面，Artisan Lab拥有医学知识和技术，Kobelco Eco-Solutions拥有眼虫大众培养技术。因此，以开发抗糖尿病药物为目标，三方致力于开发一种具有胆汁酸吸附功能的阳离子裸藻淀粉衍生物，该衍生物被认为可有效改善包括糖尿病在内的多种代谢综合征，并评估其药效。
胆汁酸与脂肪一起存在于肠道中胶束的内质网小肠上皮细胞，但大部分吸收的胆汁酸被回收（这个肠肝循环）。许多常规胆汁酸吸附剂共同的作用机制是在肠道中吸附并排泄胆汁酸，阻碍胆汁酸的肠肝循环，从而促进胆固醇在肝脏中合成为胆汁酸，从而导致血液中胆固醇水平下降。因此，我们基于这种作用机制设计了一种阳离子化裸藻淀粉衍生物。
本次合成的阳离子化裸藻淀粉衍生物（2-羟基-3-三甲基氨丙基裸藻淀粉，HTAP）每个葡萄糖的阳离子官能团取代数，是裸藻淀粉的构成单元（取代度 (DS))较高，约为08至1，由于许多阳离子之间的排斥作用，在肠道内成为单链。因此，许多引入的阳离子官能团是胆汁酸的。负离子预计能够绑定到性网站。此外，即使在阳离子化后，原始裸藻淀粉螺旋形成能力螺旋结构内的胆汁酸疏水预计还将建造一个疏水空间来容纳该地点。
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| 阳离子化裸藻淀粉衍生物 (HTAP) 促进 GLP-1 分泌 |
给小鼠（初始体重约 28 克）喂食含有 2 wt% HTAP 的高脂肪饮食 5 周，并测量其体重、内脏脂肪含量和各种血浆参数，与喂食等量纤维素的对照组相比（图 1），体重增加被抑制至约 50%，内脏脂肪含量 (肠系膜脂肪重量) 下降了 33-38%（图 2）。这些是统计上显着的差异。此外，用于将血糖水平维持在与对照组大致相同水平的胰岛素分泌量减少，表明胰岛素抵抗可能已得到改善。
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| 图 1 喂食含有纤维素、阳离子化裸藻淀粉衍生物 (HTAP) 和裸藻淀粉的高脂饮食的小鼠 5 周后的体重变化 |
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| 图2 高脂饮食小鼠每100克体重的相对肠系膜脂肪重量 |
肠道L 细胞分泌的胃肠激素（GLP-1） GLP-1具有促进胰岛素分泌的作用，但由于其促进作用依赖于血糖水平，因此引起低血糖等副作用的风险较低。此外，还有延缓胃排空、抑制食欲的作用。由于这一系列作用对于糖尿病治疗来说是理想的，因此GLP-1近年来成为抗糖尿病药物开发的重要靶点。虽然目前尚不清楚本次研发所证实的HTAP促进GLP-1分泌的详细作用机制，但体外实验表明，阳离子化裸藻淀粉衍生物的吸附效率根据胆汁酸的亲水/疏水特性和分子结构而有所不同，这表明该衍生物的给药可能导致肠道内胆汁酸的组成和分布发生变化。结果，胆汁酸出现在下肠道 L 细胞表面受体的激活程度较高。引起并促进GLP-1的分泌。
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| 图3 高脂饮食小鼠的GLP-1分泌水平 |
未来，我们将致力于建立包括大学、制药公司等研究机构在内的新型研发体系，着眼于阐明裸藻淀粉衍生物促进GLP-1分泌的作用机制，优化裸藻淀粉及其衍生物的结构。